UNIVERSIDADE FEDERAL FLUMINENSE
FACULDADE DE EDUCAÇÃO
PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM EDUCAÇÃO
QUESTÕES SOCIOCIENTÍFICAS NAS AULAS DE FÍSICA: O USO DOS
RAIOS-X PARA DIAGNÓSTICOS MÉDICOS
TATIANE VICENTE DOS SANTOS
Niterói, RJ
2013
TATIANE VICENTE DOS SANTOS
QUESTÕES SOCIOCIENTÍFICAS NAS AULAS DE FÍSICA: O USO DOS
RAIOS-X PARA DIAGNÓSTICOS MÉDICOS
Monografia apresentada ao Curso de Graduação em Física – Licenciatura da Universidade Federal Fluminense, como requisito parcial para obtenção do grau de Licenciado em Física.
Orientador: PROFºDR° JOSÉ ROBERTO DA ROCHA BERNARDO
Niterói, RJ
2013
S237 Santos, Tatiane Vicente dos
Questões sociocientíficas nas aulas de Física : o uso dos Raios-X para diagnósticos médicos / Tatiane Vicente dos Santos ; orientador: José Roberto da Rocha Bernardo. –- Niterói, 2013.
49 f. : il.
Trabalho de Conclusão de Curso (Licenciatura em Física) – Universidade Federal Fluminense. Instituto de Física,2013. Bibliografia: f. 24-25.
1.ENSINO DE FÍSICA. 2.ENSINO DA CIÊNCIA. 3.CIÊNCIA E TECNOLOGIA. 4.SOCIEDADE. 5.RAIOS X. I.Bernardo, José Roberto da Rocha, Orientador. II.Universidade Federal Fluminense.
Instituto de Física, Instituição responsável. III.Título. CDD 530.07
TATIANE VICENTE DOS SANTOS
QUESTÕES SOCIOCIENTÍFICAS NAS AULAS DE FÍSICA: O USO DOS
RAIOS-X PARA DIAGNÓSTICOS MÉDICOS
Monografia apresentada ao Curso de Graduação em Física – Licenciatura da Universidade Federal Fluminense, como requisito parcial para obtenção do grau de Licenciado em Física.
Aprovação em 26 de março de 2013.
BANCA EXAMINADORA
_________________________________________________________
Prof. Dr. José Roberto da Rocha Bernardo – FE/UFF
(Presidente)
________________________________________________________
Prof. Dr. Rodrigo Drumond Vieira – FE/UFF
(Membro titular)
_______________________________________________________
Prof. Msc. Leandro Nascimento Rubino – IFRJ
(Membro titular)
_____________________________________________________________
ProfªDrª Simone Rocha Salomão – FE/UFF
(Membro suplente)
NITERÓI
2013
AGRADECIMENTOS
Ao Deus, pois pela fé e esperança nele , me propiciou essa vitória alcançada.
Aos meus pais pela confiança, amor e dedicação, incentivando meus estudos e minha formação.
Aos familiares que, através da ajuda prestada durante anos, tornou esse momento uma realidade.
Ao meu marido Rodrigo de Souza e Silva Sá que, sempre paciente e amigo, foi sábio nas suas ações, em momentos de necessidade.
Ao meu filho Gabriel Vicente dos Santos Sá que, mesmo pela pouca idade, foi compreensivo pelos momentos ausentes em horas importantes da sua vida.
Ao meu orientador e amigo José Roberto da Rocha Bernardo, por seu papel fundamental como educador na minha formação profissional e preocupação com a mesma.
Aos meus amigos que entenderam a minha ausência em certas ocasiões especiais de suas vidas.
À Universidade Federal Fluminense onde tive oportunidade em me graduar.
Aos amigos que fiz durante a minha graduação.
A todos os professores da UFF que participaram da minha formação profissional.
Aos participantes da banca avaliadora, que aceitaram o convite para avaliar o meu trabalho.
À amiga Heriédna Guimarães pela atenção e ajuda na formatação dos textos e conselhos fundamentais para a finalização deste trabalho.
Ao colega Marcel Nogueira de Oliveira, pelos documentos e acervos cedidos, importantes para a construção da proposta.
RESUMO
Este trabalho apresenta uma possível abordagem dos conteúdos de Física Moderna no contexto do Ensino Médio por meio da introdução de uma questão sociocientífica (QSC) na sala de aula, cujo tema estruturante é: “O USO DE RAIOS-X NA MEDICINA”, e objetiva estimular o aprendizado dos conteúdos de física e discutir as relações Ciência-Tecnologia-Sociedade (CTS), proporcionando ao estudante uma perspectiva questionadora e reflexiva. Para tanto, foi elaborada um sequência de ensino na forma de sugestão para o professor, que pode adequá-la à sua realidade, pois sabemos das implicações relacionadas com o uso das QSC, seja no contexto escolar, na estrutura curricular, entre outros aspectos que envolvem a prática docente. A proposta não foi desenvolvida em sala de aula, logo, não apresentamos as dificuldades e nem êxitos, mas a consideramos uma contribuição para a prática dos professores, que hoje são desafiados em relação à introdução de conteúdos da Física Moderna, sobretudo por meio dos documentos oficiais para a Educação em Ciências.
ABSTRACT
This work presents a possible approach to the contents of Modern Physics in high school via the introduction of asocial-scientific issues the classroom, the structure theme is: "THE USE OF X-RAYS IN MEDICINE", and the objective é stimulate the learning of content physics and discusses the interactions between Science-Technology-Society (STS), providing an questioning perspective and reflective on the student. Therefore, we created a teaching sequence in the form of suggestions for the teacher. It can be adjust to their school reality, because we know the implications related to the use of socio-scientific issues, be in a school context, the curriculum, among other aspects involving teaching practice. The proposal was not developed in the classroom, so we do not present the difficulties and successes nor, but we consider a contribution to the teachers practiced, which today are challenged with respect to the introduction of modern physics content, primarily through the official documents for science education.
LISTA DE FIGURAS
FIGURA 01 – Foto da primeira radiografia---8
FIGURA 02 – Aparato utilizado para a produção dos raios-X---9
FIGURA 03 – Arranjo experimental utilizado para a experiência do Efeito Fotoelétrico---11
FIGURA 04 – Visualização do Efeito Compton---13
FIGURA 05 – Zonas de probabilidade de encontrar os elétrons---14
FIGURA 06 –Distribuição eletrônica---15
SUMÁRIO
1. INTRODUÇÃO---1
2. FUNDAMENTAÇÃO TEÓRICA---3
2.1 QUESTÕES SOCIOCIENTÍFICAS---3
2.2CTS, CTSAOU QSC?---4
2.3QSC, ESCOLA, CURRÍCULOS E PROFESSORES---5
3. CONTEÚDOS DE FÍSICA---7
4. SEQUÊNCUIA DE ENSINO---19
5. CONSIDERAÇÕES FINAIS---23
6. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS---24
1. INTRODUÇÃO
A primeira década do novo milênio se caracterizou como um período em que se intensificou a mobilidade de pessoas entre países e continentes, motivadas principalmente, pela busca por melhores condições de vida e oportunidades de trabalho. Além disso, a Internet se transformou em um veículo de comunicação ainda mais poderoso, facilitando o contato virtual entre cidadãos de todos os lugares do planeta. Esta associação de fenômenos econômico e tecnológico tem mobilizado de tal maneira o compartilhamento de culturas, que o próprio conceito de fronteira geográfica pode ganhar novo significado neste contexto.
Fatos antes considerados regionais passaram a ganhar visibilidade global e com isso, os desafios passaram a ser de todos. Já não é possível ignorar o esgotamento econômico do Velho Mundo, ou fechar os olhos para as situações de miséria em que vivem a África, o Haiti e as favelas brasileiras. A crise na economia norte americana não é só deles, e o mundo sabe disso, assim como sente as consequências dos conflitos políticos e religiosos no Oriente Médio. Doenças como a AIDS e as consequências provocadas pelo uso de drogas como o crack são problemas de saúde pública mundial. Diariamente somos impactados por notícias sobre corrupção, intolerância e injustiça. Ações extremistas, guerras, ou acidentes ambientais são comunicados instantaneamente e acompanhados ao vivo, como nos casos das Torres Gêmeas ou do terremoto que provocou vazamentos radioativos em Fukushima.
Por fim, as discussões que envolvem a complexidade política, econômica e socioambiental não podem excluir mais ninguém e o cidadão precisa estar minimamente preparado para se posicionar com responsabilidade sobre essas questões. A preocupação com o aquecimento global exemplifica um desses casos, em que somos todos convocados para participar do debate. E o que a Educação em Ciências tem a ver com isso?
O enfoque Ciência-Tecnologia-Sociedade (CTS) para o ensino de ciências vem sendo apontado como uma das possibilidades de introdução de questões controversas nas aulas da disciplina escolar física e de outras disciplinas, o que representa um desafio, uma vez que estamos falando de uma abordagem de caráter temático, muitas vezes incompatível com a organização da escola e com a formação do professor. Segundo Bernardo (2011), trata-se de um tipo de abordagem que procura dar significado ao conteúdo científico propriamente dito por meio de estratégias de contextualização, organizadas a partir de uma questão sociocientífica
(QSC) que potencialize articulações entre as diversas dimensões – científica, tecnológica, política, econômica, social, ambiental, ética, moral e cultural – envolvidas com a questão, visando uma educação para o exercício consciente da cidadania frente aos desafios postos pela contemporaneidade.
A proposta aqui apresentada pretende sugerir uma sequência de ensino para abordagem de conteúdos de física, de forma imbricada com aspectos sociocientíficos que envolvem o tema “O USO DOS RAIOS-X NA MEDICINA”. A proposta foi construída inspirada na perspectiva de abordagem que se baseia no uso de QSC. Uma proposta de abordagem envolvendo os raios-X e o enfoque CTS foi desenvolvida anteriormente por Oliveira (2012). Nela, o autor apresenta uma abordagem em relação às aplicações dos raios-X em diferentes seguimentos: na medicina, na odontologia, na indústria e em aplicações na agricultura.
O recurso mais utilizado por Oliveira foram vídeos retirados de sites, como ferramenta para informação e visualização dos fenômenos relacionados com o tema. Perguntas foram elaboradas para os estudantes, como um mecanismo de construção do pensamento do mesmo. Um dos limites que o professor pode encontrar, quanto à implementação da proposta sugerida, é que se entende previamente que a escola tenha recursos de vídeo e acesso à internet disponível para o mesmo e para os estudantes. A infraestrutura das escolas públicas brasileiras não dispõe desses recursos fundamentais para o pleno desenvolvimento da proposta e que, nos dias atuais, são indispensáveis para uma atuação docente mais eficiente e coerente com o parâmetro curricular vigente.
No segundo capítulo apresentamos a fundamentação teórica do trabalho, trazendo a discussão que envolve a perspectiva QSC, seguido pelos principais conteúdos de física propriamente ditos, que serão introduzidos. No quarto capítulo, apresentamos as etapas da sequência de ensino proposta. No quinto capítulo trazemos nossas considerações finais, e no último capítulo a lista de referências utilizadas para a consecução do trabalho.
2. FUNDAMENTAÇÃO TEÓRICA
Para a construção do referencial teórico que embasa o trabalho foram necessários estudos acerca do referencial teórico que trata do enfoque CTS e das QSC, assim como a organização dos conteúdos de física propriamente ditos.
2.1 QUESTÕES SOCIOCIENTÍFICAS
A necessidade de formação “para uma ação social responsável” (SANTOS e MORTIMER, 2001; RAMSEY, 1993), bem como a indispensável atenção aos aspectos relacionados com a natureza da ciência-tecnologia (ACEVEDO-DÍAZ, 1996), estão entre os principais argumentos em favor da orientação CTS, reforçando um dos seus principais objetivos, qual seja o de intensificar o debate junto aos estudantes sobre o papel social da ciência-tecnologia, o que pode ser levado a cabo considerando-se aspectos epistemológicos que facilitem a discussão acerca da natureza do empreendimento científico-tecnológico. Nesse sentido, Auler e Delizoicov (2001) apontam o enfoque CTS como um meio de combate aos “mitos construídos historicamente” em relação à suposta neutralidade e à “perspectiva salvacionista” da ciência-tecnologia, que podem fortalecer o “modelo de gestão tecnocrática” sobre os assuntos científico-tecnológicos e suas demandas.
Em relação às características do tema a ser introduzido, Reis e Galvão (2005) enfatizam a importância da inclusão de aspectos que envolvam controvérsias sociocientíficas acerca das relações CTS e motivem o debate em sala de aula. Na mesma linha de pensamento, Vieira e Bazzo (2007) afirmam que a inserção de assuntos controversos nas salas de aula de ciências abre caminhos para a prática da participação entre os estudantes.
Visto por alguns autores como um desdobramento do enfoque CTS, o enfoque Ciência-Tecnologia-Sociedade-Ambiente (CTSA) passou a inserir a letra A como forma de enfatizar as questões ambientais (AIKENHEAD, 2003) à medida que essas questões ganharam visibilidade global nas últimas décadas.
Neste texto procuramos problematizar a perspectiva de abordagem de QSC na disciplina escolar física com base em algumas questões relacionadas com os pressupostos QSC e a realidade escolar. São elas: Qual o entendimento que se tem sobre o enfoque baseado em QSC?
Seria a escola o lugar para debates sobre QSC? Como seria a relação entre as QSC e os currículos estabelecidos? Qual seria o papel do professor nessa perspectiva?
2.2 CTS, CTSA ou QSC ?
Apesar dos pontos de consenso entre os que se dedicam às interpretações sobre o que seria a Educação em Ciências por meio da abordagem CTS, a unanimidade em relação ao seu significado é algo que está distante de ser alcançada. O que se observa é uma pluralidade de entendimentos que pode ser fruto da complexidade que envolve as relações CTS e das diferentes concepções dos teóricos que se dedicam a interpretá-la. Nesse sentido, muitos pesquisadores estiveram interessados em compreender as visões explicitadas em alguns projetos propostos até a década de 1990. Os trabalhos de Aikenhead (1994) e Ziman (1994), por exemplo, buscaram avaliar quantitativa e qualitativamente a presença de conteúdos CTS em relação à presença dos conteúdos científicos normalmente apresentados em currículos tradicionais. Em ambos os casos, foi apontada uma diversidade de concepções e abordagens que corrobora o caráter multifacetado e eclético do enfoque CTS.
Alguns autores indicam diferenças entre os pressupostos e objetivos dos enfoques CTS e CTSA. Outros apontam especificidades não contempladas em nenhum dos dois enfoques, e que estariam presentes exclusivamente nas abordagens baseadas na inserção de QSC. De acordo com Zeidleret al. (2005), por exemplo, a perspectiva da abordagem baseada em QSC seria mais adequada para tratar de aspectos humanísticos da ciência-tecnologia, tais como valores éticos e morais, do que os enfoques CTS ou CTSA.
Embora não seja nosso objetivo focalizar aqui essa discussão, concordamos com Aikenhead (2003) que as demandas presentes na origem do movimento CTS já incorporavam os aspectos ambientais reivindicados pelos simpatizantes do enfoque CTSA, assim como percebemos que os aspectos humanísticos apontados por Zeidleret al. (2005) foram inspiradores desse movimento. Nosso entendimento, portanto, é de que a introdução de QSC seria um meio para abordagens que levam em conta as relações CTS ou CTSA. Entretanto, não serão feitas distinções entre as diferentes denominações ao longo deste texto, sendo priorizado enfoque CTS.
2.3 QSC, Escolas, Currículos e Professores
A introdução das QSC na escola vem ao encontro de demandas e orientações atuais voltadas para a prática da interdisciplinaridade. Em relação a essas práticas, muitos teóricos da
Educação e do campo dos estudos curriculares têm se posicionado frontalmente contra o que Forquin (1993) denominou currículo utilitarista.
“A escola não é inimiga da verdadeira novidade, mas ela não partilha da obsessão pelo atual, do gosto pelo efêmero e do culto das aparências [...] Uma contribuição científica ou teórica impõe-se por seu valor intelectual intrínseco e não por sua adequação a uma demanda social” (FORQUIN, 1993, p. 170).
Segundo esses teóricos, em geral essas orientações costumam chegar como prescrições externas, sem levar em conta a escola como espaço de produção de um conhecimento próprio e singular, com o objetivo de atender pressões políticas de grupos mais interessados em educar para o mercado de trabalho. Para Michael Young, “resolver essa tensão entre demandas políticas e realidades educacionais é uma das maiores questões educacionais do nosso tempo (2007, p. 1287)”. Em suas reflexões, ele argumenta que a escola é o lugar para transmitir aquilo que definiu como “conhecimento poderoso”, e não os conhecimentos que já fazem parte da bagagem de experiências dos estudantes. O conhecimento que o autor define como poderoso refere-se ao conhecimento intelectual constituído de conceitos. No caso da física, os conceitos físicos propriamente ditos. Por outro lado, aquilo que ele define como conhecimento da experiência diz respeito aos conhecimentos do cotidiano que o estudante traz da sua vivência para a sala de aula. Segundo ele, a emancipação do estudante ocorre a partir do momento em que este se apropria do “conhecimento poderoso”. Nessa perspectiva, programas curriculares que levam em conta aspectos do cotidiano, como é o caso das abordagens em CTS, CTSA ou das QSC, não estariam contribuindo para mudar a situação do estudante, uma vez que esse tipo de conhecimento ele já adquire fora da escola.
“Não há nenhuma utilidade para os alunos em se construir um currículo em torno da sua experiência, para que este currículo possa ser validado e, como resultado, deixá-los sempre na mesma condição” (YOUNG, 2007, p. 1297).
Embora tenhamos a compreensão de que as propostas centradas em QSC não devem prescindir do tratamento de conceitos e, nesse sentido, concordamos com o autor em relação à relevância daquilo que ele denominou “conhecimento poderoso”, precisamos considerar que ele nos fala da realidade do Reino Unido. No caso específico do Brasil, conforme já dito por Auler e Delizoicov (2001), nossa história é a de um passado de pouca participação democrática. Diante disso, nossas escolas, sobretudo as públicas, acabam assumindo esse papel de promover o exercício do debate por meio da introdução das QSC nas salas de aula.
No que diz respeito à situação do professor diante das propostas de “currículo integrado”, das quais os PCNEM (2000) são considerados inspiradores, assim como todo tipo currículo de abordagem temática, Lopes (2008) chama a atenção para a resistência desses profissionais às inovações de natureza integrativa. Segundo a autora, essa perspectiva provocaria um enfraquecimento na “posição do professor enquanto especialista”.
Essa resistência tem sido apontada em outros trabalhos que chamam a atenção para a necessidade de uma “autonomia docente” (BERNARDO, 2008) para a mudança de atitude frente aos desafios que essas novidades representam, se considerarmos os professores como detentores de “saberes docentes” (TARDIF, 2002), e protagonistas do processo de construção do currículo.
Inspirados por novas perspectivas para a Educação em Ciências e, conscientes das mudanças quanto à atuação dos professores, às mudanças na formação dos estudantes e da relevância de um tema atual, buscamos produzir uma sequência de ensino com recursos acessíveis ao professor e aos estudantes, interdisciplinar e com relevância social. Agregando à discussão valores éticos e morais, indispensáveis para a formação de cidadãos.
3. CONTEÚDOS DE FÍSICA
A implementação da proposta aqui apresentada pressupõe a abordagem dos seguintes conteúdos físicos propriamente ditos:
- Modelos Atômicos
A ideia de que a matéria é descontínua e formada por partículas muito pequenas é antiga. Por vota de 450 anos antes de Cristo, o filósofo grego Demócrito e seu mestre Leucipo propuseram um modelo, em que a matéria era dividida em pedaços cada vez menores até chegar ao seu estado “fundamental”, ou seja, numa partícula indivisível chamada de átomo.
Na visão de Leucipo, os átomos se encaixavam mais ou menos como peças. Acreditava-se também que a matéria era constituída de elementos da natureza como o fogo, o ar, a água e a terra, que misturados em diferentes proporções, resultariam em propriedades físico-químicas diferentes.
Houve, porém poucos estudos em torno desse tema e, somente no século XIX, Joseph Louis Proust (1754-1826) postulou que os elementos que constituem um composto químico se combinam nas mesmas proporções definidas por peso. Na tentativa de explicar as leis de proporções definidas por Proust, John Dalton (1766-1844), em 1808, admitiu que um elemento fosse constituído de átomos idênticos, maciços, esféricos, indivisíveis, indestrutíveis e sem carga. Dalton formulou um modelo atômico que ficou conhecido como “a bola de bilhar”.
Em 1811, o físico italiano AmedeoAvogrado (1776-1856) conseguiu determinar a composição molecular. Alguns elementos são formados por dois ou mais átomos diferentes que se uniam, contrapondo o modelo de Dalton, em que todo elemento era constituído somente de um único tipo de átomo.
Os resultados das pesquisas de Michael Faraday (1791-1867) sobre a eletricidade em líquidos e o subsequente enunciado da lei da eletrólise foram de grande importância para evidenciar a natureza elétrica das forças atômicas e, portanto, a conclusão da existência de uma unidade de carga definida associada a cada átomo.
- Descoberta dos Raios-X
Os raios-X foram observados em 1885 pelo físico alemão Wilhelm Conrad Röentgen (1845-1923), quando trabalhava com um tubo de raios catódicos. Raios catódicos são feixes de
elétrons produzidos por uma diferença de potencial elevada. Röenteng descobriu que certos “raios”, chamados por ele posteriormente de raios-X, que se originavam no ponto onde os raios catódicos (feixe de elétrons) se chocavam com o tubo de vidro, ou com algum objeto dentro do tubo, podiam atravessar materiais opacos à luz e ativar uma tela fluorescente, ou placa fotográfica. Desta forma, observou que vários materiais opacos à luz diminuíam, mas não eliminavam a chegada desta estranha radiação até a placa fotográfica.
Isto indicava que a radiação possuia alto poder de penetração. Após muitas experiências com objetos, Röentgen pediu à sua esposa que colocasse sua mão entre o dispositivo e a placa fotográfica. E o resultado foi o seguinte:
Figura 1: A primeira radiografia1.
- Os Raios-X
Os raios-X podem ser produzidos de diferentes formas, podendo ocorrer a partir de interações internas ao átomo, através de decaimento, ou através de interações externas, processo chamado de radiação. Essas interações ocorrem na eletrosfera do átomo.
De acordo com teoria clássica do eletromagnetismo, cargas aceleradas devem irradiar ondas eletromagnéticas, desta forma, pode-se concluir que os raios-X sejam ondas eletromagnéticas produzidas por aceleração de elétrons freados pelo alvo.
Quando um elétron proveniente do catodo passa perto de um dos átomos do alvo, ele pode ser total, ou parcialmente desacelerado, transferindo sua energia para o mesmo. A intensidade da energia transferida está diretamente ligada à desaceleração do elétron e a
1- Retirada em 22 de dezembro de 1895, revelou a estrutura óssea da mão humana. Este fato acarretou no uso dos
raios-X na medicina meses após a publicação do primeiro trabalho de Röentgen. Fonte: NationalAeronauticsand Space Administration. Disponível em: < http://origemdascoisas.com/a-origem-dos-raios-x/>. Acesso em: 20 setembro 2012.
diferença entre a quantidade de energia que o elétron tinha antes do desvio, e a quantidade de energia que o elétron tem após ser desacelerado aparece como um fóton de raios-X.
O átomo no estado excitado pode emitir pacotes de energia e frequência bem definidas, chamados fótons. Quando um elétron está numa órbita mais energética, ele pode emitir um fóton de raios-X e, assim, voltar a sua órbita de estabilidade, ou seja, ao estado fundamental do átomo.
Figura 2: Aparato utilizado para a produção dos raios X2.
- Modelo de Joseph John Thompson
Em 1867, pesquisas realizadas por Joseph John Thomson, utilizando tubo de raios catódicos com a emissão de raios-X, o levaram a concluir que partículas, posteriormente chamadas de elétrons, faziam parte da constituição de todos os átomos e tinham carga negativa e massa 2000 vezes menor que o átomo mais leve conhecido, o hidrogênio. Thomson propôs um modelo atômico que ficou conhecido como “pudim de passas”, em que o átomo era uma esfera composta por partículas negativas e positivas espalhadas por ela em quantidades iguais.
- Modelo de Rutherford
Ernest Rutherford (1871-1937), em suas investigações sobre radioatividade, verificou dois tipos diferentes de radiação emitidas pelo urânio, um elemento extremamente radiativo, que ele chamou de radiação alfa e beta. Através de pesquisas com as partículas alfa, Rutherford concluiu que elas correspondem a núcleos de hélio ionizados, compostos por dois nêutrons e dois prótons. Com a incidência de um feixe bem fino de partículas alfa sobre várias folhas finas de ouro, foi possível verificar que a maioria das partículas atravessava ou sofria um desvio muito pequeno. A surpresa de Rutherford foi o desvio de algumas partículas que chegaram a 90 graus ou mais. Ele concluiu que o modelo de Thomson não era compatível com os dados experimentais, pois não seria possível que as partículas tivessem desvios tão grandes e, desta
2Fonte: schematischer Aufbau einer Röntgen-Röhre23ec 2008 - Firstversionfrom5April 2005. Extraído de:
forma, propôs um modelo conhecido com “modelo planetário”, em que no núcleo muito pequeno concentrava a carga positiva e praticamente toda a massa atômica, enquanto nas órbitas, as cargas negativas circulavam em torno do núcleo.
- Quantização de Energia
O estudo da radiação térmica emitida por corpos opacos deu início à sugestão da natureza quântica da radiação. Quando um corpo opaco recebe radiação, parte é refletida e o restante é absorvida. É possível perceber que corpos com cores claras refletem a maior parte da radiação incidente do que absorvem. Enquanto que corpos com cores escuras absorvem a maior parte dela. Quando um corpo está em equilíbrio com o meio a sua volta, a taxa de absorção deve ser igual à taxa de emissão de radiação. A radiação emitida é chamada de radiação térmica. À temperaturas usuais (abaixo de 600º C), não é possível visualizar a radiação térmica. À medida que um corpo ganha energia, a quantidade de radiação térmica também aumenta e se desloca para a região do espectro visível. Assim, o corpo brilha e torna-se vermelho escuro. À temperaturas cada vez mais elevadas o corpo se torna branco azulado.
Como as teorias clássicas não explicavam com plenitude os fenômenos espectrais de luz produzidas pelos corpos, em 1900 Max Planck (1858-1947) propôs uma hipótese revolucionária em que a energia seria uma variável discreta que assumia valores inteiros de uma quantidade mínima chamada de quantum (En =nhf), onde n = 0,1,2,3...e não contínua como propõe a teoria clássica. A energia emitida ou absorvida tinha valores múltiplos de hf, onde h é uma constante chamada: constante de Planck e f a frequência de radiação da onda. A hipótese de quantização de energia feita por Planck foi percursora nos estudos da mecânica quântica.
- Efeito Fotoelétrico
Na busca por produzir e detectar ondas eletromagnéticas, Henrich Hertz em 1887 (1857-1894), descobriu o efeito fotoelétrico, que levou à descrição corpuscular da luz. Observou–se que quando a luz incidia sobre uma superfície metálica muito limpa, elétrons eram emitidos. Até agora tudo está de acordo com a teoria clássica, pois quando a luz incide sobre a superfície metálica, a luz transmite energia sobre a mesma. Essa energia é absorvida pelos elétrons que se ejetam da superfície do metal.
Aparentemente, o aumento da intensidade da luz sobre o metal, provocaria maior força elétrica sobre os elétrons, que seriam mais acelerados e, como consequência maior quantidades de elétrons seriam ejetados com velocidades cada vez mais altas. De fato ejetaram mais elétrons
com o aumento da intensidade luminosa, mas a velocidade dos mesmos não, em desacordo com a teoria clássica, ou seja, a energia cinética dos elétrons não era proporcional à intensidade da luz.
Outro fato importante é que havia um valor de frequência mínima incidente abaixo do qual as emissões não ocorriam. As emissões só ocorrem para valores bem definidos de frequência e a energia cinética assumida pelos elétrons é proporcional a essa frequência, independente da intensidade da luz.
Uma forma de explicar o fenômeno observado foi dada por Albert Einstein (1879-1955), que de acordo com as teorias de Planck para o corpo negro, considerou que a quantização da energia era uma característica universal da luz. Assim, ao invés de se distribuir pelo espaço uniformemente, a luz se propagaria por meio de pacotes discretos de energia hf, chamados de quanta. Quando um fóton, com uma quantidade de energia hf penetra na superfície do metal, sua energia é fornecida completamente a um elétron. Se a energia necessária para arrancar um elétron, chamada de função trabalho da superfície do átomo é menor que hf, o elétron será ejetado com a energia cinética máxima, que pode ser calculado da seguinte forma:
mv² = hf - A figura abaixo ilustra esse efeito.
Figura 3: Arranjo experimental utilizado para a experiência do Efeito Fotoelétrico3
- Dualidade Partícula – Onda
Até o século XX, acreditava-se que a luz tinha somente propriedades ondulatórias e um elétron exibia comportamento de uma partícula clássica. Os conceitos de ondas e partículas eram mutuamente excludentes. Uma partícula clássica pode ser localizada e espalhada, como uma bola de bilhar, mas não exibe aspectos ondulatórios de interferência e difração. Já uma onda clássica exibe padrões de interferência e difração e sua energia se espalha continuamente.
As análises de Einstein para o efeito fotoelétrico e Compton para o espalhamento Compton mudaram a mentalidade da comunidade científica quanto a essas concepções. Todas as partículas - elétron, átomos, luz, som - têm características ondulatória e corpuscular. Estes fenômenos ficaram conhecidos como o Princípio da Dualidade Partícula - Onda.
Esse tipo de compreensão é necessário para o total entendimento dos fenômenos citados acima. Einstein sugeriu que a luz fosse dividida em pacotes de energia, denominados de fótons, e que não tinham massa. Essa energia era calculada pela expressão matemática: E = hf, em que f é a frequência da onda e h é a conhecida constante de Planck.
- Modelo Atômico de Bohr
Niels Bohr (1885-1962) propôs, em 1913, um modelo para o átomo de hidrogênio. Como no modelo de Rutherford, os elétrons circulavam em torno do núcleo no chamado movimento planetário.
Essas órbitas podem ser elípticas ou circulares, porém para facilitar os cálculos, Bohr escolheu órbitas circulares, pois a força coulombiana atrativa entre o elétron e o próton do núcleo é a força centrípeta necessária para que o elétron se mova em círculo. Porém, como o elétron está continuamente sendo acelerado em direção ao núcleo, esta carga acelerada irradiaria energia e essa perda de energia faria com que a órbita do elétron ficasse cada vez menor até espiralar em direção ao núcleo.
Através dos cálculos realizados por Bohr, o tempo de colapso desse modelo atômico seria menor que um microssegundo, o que felizmente não ocorre. Combinando o trabalho de Planck, Einstein e Rutherford, Bohr postulou que os elétrons podiam se mover em certas órbitas sem irradiar. Estas órbitas foram chamadas de estacionárias ou estáveis.
Ele também admitiu que um átomo somente irradia energia quando o elétron realiza uma transição de um estado estacionário para outro. A emissão ou absorção de energia entre os estados eram de quantidades bem definida de energia, denominada de pacote. Esse pacote de energia irradiada (E = hf) está relacionado com a diferença de energia entre os estados envolvidos na transição, que pode ser calculado através da seguinte equação:
hf = Ei – Ef
Onde h é a constante de Planck, Ei e Ef são as energias totais para as órbitas inicial e final.
- Efeito Compton
Em 1922 Arthur Holly Compton (1892-1962) percebeu que quando ele incidia um feixe de raios-X sobre um alvo de carbono, o feixe era espalhado sempre com uma frequência menor do que a incidente, dependendo do ângulo de desvio. Uma forma que Compton usou para explicar tal fenômeno foram concepções usadas por Einstein para explicar o efeito fotoelétrico. Inspirado por Einstein, ele interpretou que o feixe de raios-X seria um feixe de partículas, e sua interação com o alvo seria uma colisão entre partículas. A energia do fóton incidente era quantizada (hf) e, após a colisão, haveria um elétron espalhado. Como mostra a figura abaixo:
Figura 4: Visualização do Efeito Compton4.
Embora o fóton não tenha massa, Compton conseguiu definir o momento linear do fóton, fortalecendo as associações entre as dimensões corpuscular e ondulatória. O momento linear do fóton é definido como:
Onde: h é a constante de Planck, c a velocidade da luz,
f a frequência da onda,
é o comprimento de onda da radiação.
Compton aplicou as leis de conservação do momento e da energia à colisão de um fóton com um elétron isolado e calculou a variação do comprimento de onda do fóton. Essa variação é independente do comprimento de onda original.
- Modelo Atômico Atual
O modelo atual se configura da seguinte forma: o núcleo muito pequeno, que concentra a maior parte da massa atômica, é composto por prótons de carga positiva e nêutrons de carga nula, mas que exercem papel fundamental na sua estabilidade; a quantidade de prótons existente no núcleo é a mesma quantidade de elétrons distribuídos na eletrosfera e, desta forma, o átomo tem carga total neutra.
Em volta deste núcleo e dividido em camadas bem definidas de energia, se encontram os elétrons de carga negativa, que se distribuem por essas camadas como se fossem nuvens de elétrons. No modelo atômico atual, chamado de modelo quântico, há zonas de probabilidade de se encontrar um elétron numa dada região num certo instante.
Figura 5: Zonas de probabilidades de encontrar os elétrons5
- Distribuição Eletrônica
Os estados eletrônicos em um átomo são descritos por orbitais quânticos. Cada orbital pode ser ocupado por dois elétrons. Esta ocupação não é feita de forma aleatória. É necessário que os elétrons possuam características magnéticas distintas, chamadas de spin. Quando falamos de spin, devemos falar do Princípio da Exclusão de Pauli, que enuncia que “duas partículas não podem ter o mesmo conjunto de números quânticos”, ou seja, dois elétrons não podem ocupar o mesmo orbital tendo o mesmo número quântico de spin.
O estado fundamental de um átomo com muitos elétrons é obtido distribuindo-se os elétrons em diferentes níveis de energia, começando pelo mais baixo até o mais alto, obedecendo ao Princípio de Exclusão de Pauli. Uma forma de realizar essa distribuição é seguir o seguinte esquema de ocupação eletrônica:
Figura 6: Distribuição eletrônica6. - Estado Estacionário
Quando dizemos que um átomo está em seu estado estacionário, estamos dizendo que ele está no seu estado de menor energia, ou seja, no seu estado fundamental. O átomo está em condição de equilíbrio estável tanto na eletrosfera como no núcleo. Os elétrons se movem nas suas camadas energéticas correspondentes, não emitindo ou absorvendo radiação.
- Estado de Excitação
O estado excitado de um átomo pode ocorrer quando há a incidência de partículas ou ondas eletromagnéticas sobre ele. A interação pode ocorrer com os elétrons ou com o núcleo do átomo. A probabilidade de interação com o núcleo é menor devido à disposição geométrica, ao número e à quantidade de carga das partículas.
Quando a interação da radiação incidente ocorre somente na eletrosfera (nas camadas eletrônicas), podem ocorrer duas situações distintas: se a energia transferida for maior do que a energia de ligação do elétron com o seu orbital, os elétrons são arrancados do átomo. A este processo denominamos ionização; caso contrário, se a energia transferida for menor do que a energia de ligação, o elétron pode se excitar e sofrer transição entre camadas eletrônicas e, em seguida, voltar ao seu estado de equilíbrio, emitindo fótons.
A energia pode ser total ou parcialmente transferida em ambas as situações anteriormente descritas. Caso ocorra interação com o núcleo, este ficará em estado excitado e tenderá voltar ao seu estado de equilíbrio, emitindo radiação.
- Ionização do Átomo
6 Extraído de: <http://www.vestibulandoweb.com.br/vestibular-pesquisar-curso.asp>. Acessoem: 21
setembro 2012. K L M N O P
A ionização ocorre quando a energia fornecida (total ou parcialmente) é maior do que a energia de ligação do elétron com sua camada de eletrônica. Ao absorver essa energia o elétron é arrancado do átomo e é emitido. Para elementos pesados, a energia de ligação para elétrons próximos ao núcleo é muito alta, enquanto que para elétrons mais externos a energia é pequena.
- Excitação do Átomo
A excitação do átomo ocorre quando a energia absorvida é menor que a energia de ligação do elétron com sua órbita. O elétron excitado, utilizando a energia absorvida, sobe para um estado excitado disponível na eletrosfera. Na tentativa de voltar à sua camada de origem, o elétron retorna após a emissão de fótons.
- Transições Eletrônicas
Nas transições eletrônicas, os elétrons emitem energia em pacotes, fótons, para retornarem ao seu estado fundamental. Existem as transições de baixa energia e as transições de alta energia. As ondas eletromagnéticas no espectro visível são emitidas em camadas mais externas, cujas transições são de baixa energia. Já ondas eletromagnéticas mais intensas, como os raios-X, são emitidas em camadas mais internas, cujas energias de ligação são maiores, desta forma as transições eletrônicas são altas.
- Radiação
Radiação é a propagação de energia pelo espaço. A radiação pode ser ionizante - capaz de ionizar átomos ou moléculas - ou pode ser a não ionizante - não é capaz de ionizar átomos ou moléculas. Além disso, o que difere a radiação ionizante da radiação não ionizante é a intensidade da frequência com que são emitidas.
As frequências iguais ou menores que da luz, e algumas faixas de frequência do ultravioleta, são consideradas radiações não ionizantes. Ondas eletromagnéticas como a luz e o calor são exemplos de radiação não ionizante. Já as radiações ionizantes são ondas eletromagnéticas de alta frequência, emitidas pelo núcleo ou pela eletrosfera do átomo. A emissão de partículas alfa, beta, raios gama e raios-X são exemplos de radiação ionizante.
- Diferentes Tipos de Radiação Ionizante
Existem vários tipos de radiação ionizante, que são originadas também de diferentes formas - na eletrosfera do átomo, no núcleo do átomo, ou uma interação entre o núcleo e a eletrosfera - e se caracterizam pela emissão de grande quantidade de energia. Fótons de raios-X são emitidos por processos que ocorrem na eletrosfera do átomo, seja por processos de ionização
ou desexcitação do átomo. Já a emissão de partículas alfa e a radiação gama ocorrem a partir da radiação emitida do núcleo do átomo.
- Unidades de Radiação
Existem diferentes unidades de radiação usadas para exprimir a atividade radioativa de um núcleo e a dose de radiação ionizante. As unidades do Sistema Internacional (SI) são: o becquerel (Bq), que define a taxa média de um núcleo radioativo decair espontaneamente por segundo; o gray (Gy), que define a dose de energia absorvida pela matéria de 1 joule por quilograma; e o sievert, que define a dose de radiação absorvida multiplicada pelos fatores causados, efeitos biológios.
Existe também a unidade de radiação RAD (RadiationAbsorved Dose) – dose de radiação absorvida -, que mede os diferentes tipos de radiação ionizante absorvida pelos ossos e tecidos; e a REM (RöntgenEquivalent Man) que é a quantidade de radiação necessária para se produzir uma particular quantidade de danos ao tecido vivo.
- Poder de Penetração
O poder de penetração da radiação está diretamente relacionado à energia absorvida pelo alvo e o tipo de radiação interagente. Tipos diferentes de radiação ionizante causam diferentes efeitos ao interagir com o alvo.
A radiação alfa, apesar de muito energética, é facilmente barrada pela pele do corpo humano por ser uma partícula “pesada” e, desta forma, transfere energia às partículas próximas muito rapidamente. Devido à sua alta energia, a partícula alfa possui alto poder de ionização. Já a emissão beta tem menor poder de interação com a matéria do que a partícula alfa e, desta forma, maior poder de penetração, ultrapassando a camada da pele e do músculo do corpo humano.
As radiações X e gama têm alto poder de penetração e atravessam o corpo humano facilmente. A incidência dessas radiações sobre o material pode provocar ionização por diferentes processos já mencionados como: efeito fotoelétrico, efeito compton e produção de pares. O que difere a radiação X da radiação gama é que a primeira ocorre nos diferentes níveis da eletrosfera do átomo, enquanto que a segunda ocorre nos diferentes níveis nucleares do átomo.
Figura 7: Poder de penetração das diferentes radiações ionizantes7.
- Efeitos Biológicos
A emissão de diferentes tipos de radiação ionizante podem causar diferentes efeitos biológicos, mesmo que sejam em doses iguais. Partículas mais “pesadas”, como as partículas alfa e beta, têm alto poder de ionização, porém baixo poder de penetração. Enquanto que as radiações x e gama são menos ionizantes, ou seja, interagem menos com as células, mas têm alto poder de penetração.
Os efeitos biológicos estão relacionados com: o tipo de radiação ionizante recebida, a taxa de radiação absorvida e o tempo de exposição a essa radiação. A radiação pode causar danos ao homem como queimaduras, câncer, mudança genética e a morte.
A interação da radiação com uma célula pode causar mudança na sua estrutura genética, mudança no seu funcionamento, a morte dela ou simplesmente nada. Desta forma, o mecanismo de dano à célula é complexo de ser analisado, pois também depende da estrutura da própria célula. Células que se multiplicam facilmente são mais sensíveis à radiação, enquanto que células específicas, como as do sistema nervoso, não.
De acordo com a Comissão Nacional de Energia Nuclear (CNEN), uma pessoa que trabalha com radiação ionizante pode receber no máximo 5REM/ANO, enquanto que pessoas que não trabalham, fica recomendada a dose de 0,5REM/ANO.
Embora haja riscos quanto à exposição à radiação ionizante, os benefícios do uso da mesma para fins médicos são notáveis. O uso de raios-X e outros tipos de radiação ionizante para diagnósticos e tratamentos de doenças como o câncer ainda é a melhor opção.
7 Adaptado de: <biomedicaltopics.net/radiacoes-parte-2-efeitos-biologicos-da-radiacao/>. Acesso em: 21 setembro
2012.
4. SEQUÊNCIA DE ENSINO
A sequência de ensino desenvolvida introduz conteúdos de Física Moderna nas aulas do ensino médio de forma articulada com o tema “Diagnósticos médicos por meio dos Raios-X”. A proposta pode ser utilizada com alunos de terceiro ano do ensino médio.
A abordagem do tema será distribuída em etapas e serão necessárias doze horas-aulas de cinquenta minutos cada aula, distribuídas ao longo de seis semanas. A seguir apresentamos uma breve descrição das etapas prescritas.
- 1ª ETAPA: CONTEXTUALIZAÇÃO: (2 horas-aula)
Como os alunos não estão familiarizados com esse tipo de abordagem é interessante que o professor esclareça a proposta;
Em seguida, sugere-se que o professor distribua para os estudantes, algumas imagens das obras do artista plástico Siron Franco (Ver anexo1);
O professor pode solicitar aos alunos que interpretem as imagens distribuídas e o que elas representam, apresentando oralmente as suas impressões;
Em seguida, o professor pode dar continuidade a esta etapa, apresentando à turma um texto que trata do acidente de Goiânia em 1987, que motivou o artista plástico Siron Franco a pintar suas obras. Este texto encontra-se no anexo 2;
Dando continuidade, sugere-se que o professor distribua textos referentes ao tema, que foram adaptados de veículos de comunicação de grande circulação. Para esta nova etapa, selecionamos seis textos. (Ver anexos 3, 4, 5, 6, 7 e 8);
A turma poderá ser dividida em três grupos, e cada grupo fica responsável pela leitura de dois textos;
A escolha dos textos para os grupos não é feita de forma aleatória. Alertamos para a necessidade da coerência entre os textos para cada grupo, pois esta etapa é fundamental para o pleno desenvolvimento das demais. Sugerimos a seguir uma forma de organização dos textos;
1° Grupo – Dois textos que destacam os benefícios do uso dos raios-x na medicina (Anexos 3 e 4);
2° Grupo– Dois textos que destacam os riscos do uso dos raios-x na medicina (Anexos 5 e 6); 3° Grupo – Dois textos neutros quanto ao uso dos raios-x na medicina (Anexos 7 e 8);
Sugerimos que a leitura dos textos seja feita por todos os alunos, em casa, como primeira atividade complementar, o que servirá de base para a discussão inicial no próximo encontro com os estudantes.
- 2ª ETAPA: ANÁLISE E DISCUSSÃO: (2 horas-aula)
A segunda etapa se inicia com a análise e discussão dos textos entregues na aula anterior. As dúvidas e opiniões dos alunos em relação ao tema podem servir de base para a construção das etapas subsequentes e para a introdução dos conteúdos de física inerentes ao mesmo;
Após a análise dos textos e as discussões, indicamos a segunda atividade complementar que consiste na pesquisa sobre os aparatos tecnológicos como: aparelhos de raios x, tomógrafo e tratamentos de radioterapia externa, que utilizam a incidência de raios x para eliminar células cancerígenas externas;
A escolha dos aparelhos por grupo pode ficar a critério do professor ou dos grupos, pois, o objetivo desta atividade é motivar a percepção dos alunos sobre que conceitos de física moderna são essenciais para o funcionamento dos aparelhos, configurando esta etapa como uma tênue ponte entre a contextualização e os conceitos de física envolvidos.
- 3ª ETAPA: INTERAÇÃO ENTRE A CIÊNCIA E A TECNOLOGIA: (1 hora-aula)
Esta etapa representa um momento de discussão de aspectos tecnológicos relacionados com o uso dos raios-X na medicina, a partir das pesquisas realizadas pelos alunos. Sem a pretensão de aprofundar o conhecimento técnico sobre os aparelhos, esta atividade busca proporcionar ao aluno um processo contínuo de construção do conhecimento entre as etapas 1, 2 e 3;
Os grupos apresentarão seminários para os demais a partir de suas pesquisas e conclusões.
- 4ª ETAPA: PROPOSIÇÃO DE SOLUÇÕES (5 horas-aula)
Nesta etapa recomenda-se a inserção dos conceitos essenciais para a compreensão do que é a radiação, seus mecanismos de coleta, seu comportamento, etc. Ou seja, os conteúdos de física moderna que estão envolvidos com o tema em questão, que são;
- Modelos atômicos - Descoberta dos Raios X - Os Raios X
- Modelo de Joseph John Thomson - Modelo de Rutherford
- Quantização de energia - Efeito fotoelétrico - Efeito Compton
- Dualidade partícula – onda - Modelo atômico de Bohr - Modelo atômico atual - Distribuição eletrônica - Estado estacionário - Estado de excitação - Ionização do átomo - Excitação do átomo - Transição eletrônica - Radiação
- Diferentes tipos de radiação
- Diferentes tipos de radiação ionizante - Unidade de radiação
- Poder de penetração - Efeitos Biológicos
Na última aula, o professor poderá reservar o tempo que julgar necessário para organizar a atividade da próxima etapa, que envolve a realização de um debate simulado (Júri). A organização prevê a divisão da turma em três grupos. Um deles fica responsável por atacar, enquanto o outro defende “O uso dos raios-X na medicina”. O terceiro grupo faz papel de comissão julgadora. Essa organização precisa ocorrer antecipadamente a fim de que os grupos se organizem para o debate.
- 5ª ETAPA: SISTEMATIZAÇÃO DO NOVO CONHECIMENTO (2 horas-aula)
Esta etapa consiste na realização do debate simulado envolvendo o tema “ O uso de raios-X na medicina”;
O professor pode sugerir ao grupo responsável pela defesa, entrevistar pessoas que se beneficiaram de resultados por meio de diagnósticos radiográficos para tratamentos e cura de doenças;
O professor pode sugerir ao grupo responsável pela acusação, entrevistar operadores de máquinas de raios-X para saber mais sobre os cuidados a serem tomados e os riscos que eles estão sujeitos;
Como todas as pesquisas servirão de base para a montagem do júri simulado, o professor pode sugerir aos alunos que pesquisem sobre a legislação e as normas de radioproteção regulamentadas pela Comissão Nacional de Energia Nuclear (CNEN) e pelo Ministério do Trabalho e Emprego (MTE);
Os alunos podem elaborar as perguntas e apresentar ao professor, caso queiram tirar dúvidas. Nesta etapa, é importante o professor interagir com os alunos durante a organização dos trabalhos;
Para a avaliação do debate e a organização do grupo responsável pelo julgamento (terceiro grupo), sugerimos as orientações presentes em Bernardo (2012). Assim, o terceiro grupo irá procurar agir de forma neutra, focalizando apenas os argumentos apresentados, ainda que pessoalmente não concorde. O trabalho do terceiro grupo tem um perfil técnico e, por isso, precisa estar apoiado em ações objetivas, tais como observar: Se há coerência nos argumentos para promover o convencimento dos outros; se os argumentos foram construídos sobre bases científico-tecnológicas ou se ficam restritos à repetição do que os estudantes trazem do cotidiano e dos textos disponibilizados; se os argumentos abordam com clareza as relações entre a ciência e a tecnologia, e os aspectos políticos, econômicos, socioambientais, éticos e morais. O terceiro grupo poderá formular perguntas aos dois grupos no sentido de refinar a sua avaliação, se julgar necessário.
5. CONSIDERAÇÕES FINAIS
Novas propostas para o ensino de ciências vêm sendo desenvolvidas na busca por mudanças nos currículos vigentes. A abordagem aqui sugerida visa introduzir uma questão de caráter sociocientífico, buscando contribuir para a formação crítica dos estudantes em relação às mudanças mundiais, que interferem - direta ou indiretamente - em nossas vidas.
A abordagem QSC pode ser um vista com um meio para relacionar o conhecimento científico escolar com a ciência e a tecnologia utilizadas no dia-a-dia do estudante. Desta forma, foi escolhido um tema que abarca aspectos que o caracterizam como socicientífico e que consideramos adequado para abordar conteúdos de física moderna.
Sabemos das dificuldades encontradas pelos professores para introduzir novas práticas de ensino no contexto escolar. Essa proposta é uma sugestão que não pretende ser prescritiva e que permite ao professor adequá-la ao seu ambiente de trabalho.
A produção da proposta proporcionou um enriquecimento pessoal diante de um
referencial teórico extenso e complexo, ao mesmo tempo, inovador e reflexivo em sua essência. Esperamos que a proposta possa inspirar novas práticas e contribuir com os professores em suas ações.
6. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS
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ANEXO 1
Ilustrações das obras do artista plástico Siron Franco8
ANEXO 2
ACIDENTE RADIOATIVO DE GOIÂNIA9
O acidente de Goiânia ocorreu em 13 de setembro de 1987 quando dois mendigos desmontaram e venderam partes de um aparelho radioterápico que se encontrava no Instituto Goiano de Radioterapia, localizada no centro de Goiânia. O instituto tinha sido desativado desde 1985 e o equipamento foi abandonado no interior das instalações. Partes do aparelho radioterápico, desmontados pelos mendigos, foram vendidas a um ferro velho, incluindo uma cápsula de chumbo que continha 19,26 g de uma substância altamente radioativa, o cloreto de césio (CsCl). Ao escurecer, o dono do ferro velho chamado Devair Ferreira, percebeu que o pó muito parecido com sal de cozinha emitia um brilho azulado. Ele mostrou à esposa e distribuiu o pó para familiares e amigos, incluindo o seu irmão Ivo Ferreira. Ivo Ferreira também mostrou a substância radiativa para a esposa e filha. Leide das Neves, que acabou ingerindo partículas de césio junto com sua alimentação. O cloreto de césio absorve muito a umidade do ar e, desta forma, ele adere facilmente a roupas, pele, alimentos e ao organismo internamente. A pessoa exposta a um elemento radioativo apresenta em algumas horas ou dias certos sintomas como: náuseas, tonturas, vômitos e diarreias.
Após alguns dias, todas as pessoas que tiveram um contato direto com o pó, começaram a sentir os sintomas descritos e, apesar dos profissionais de saúdes não identificarem a doença, realizaram o tratamento com medicamentos. A esposa do dono do Ferro Velho, Maria Gabriela, desconfiou que o pó azulado fosse responsável pelos sintomas que apareciam na família, levando-o aos agentes de saúde. A partir de então, no dia 29 de setembro de 1987,a cidade foi alertada sobre a contaminação por material radioativo.
A CNEN (Comissão Nacional de Energia Nuclear) mandou examinar toda a população da região. No total, 112.800 pessoas foram expostas aos efeitos do césio 137, muitas com contaminação apenas externa. Destas, 129 pessoas foram contaminadas internamente, vindo a desenvolver sintomas e foram apenas medicadas, sendo que 21 pessoas precisaram de tratamentos mais intensos e quatro vieram a óbito.
Leide das Neves, com apenas seis anos de idade e que havia ingerido partículas de césio 137 junto à comida, faleceu no dia 23 de outubro de 1987. Maria Gabriela, esposa de Devair também faleceu no mesmo dia. Dois homens que trabalhavam e dormiam no ferro velho também
vieram a falecer. Até aos dias atuais, pessoas que foram expostas à radiação ainda desenvolvem enfermidades decorrentes da contaminação.
A limpeza dos lugares contaminados produziu 13.500 toneladas de lixo atômico, que foi acondicionado em 14 containers. Após o acidente, a região ficou desvalorizada e imóveis tiveram seus preços reduzidos. A população local também enfrentou discriminação das pessoas devido ao medo de se contaminarem e, por consequência, muitos estabelecimentos comerciais fecharam ou mudaram de endereço.
ANEXO 3
CÂNCER DE MAMA: PESQUISA DIZ QUE DIAGNÕSTICOS DE CÂNCER COM MAMOGRAFIA TRAZ MAIS BENEFÍCIO10.
Mulheres que foram diagnosticadas a partir da mamografia apresentaram tratamento mais simples, menor chance de a doença reaparecer e um menor índice de mortalidade. A detecção do câncer de mama feita por meio de mamografia traz mais benefícios que a detecção feita pela própria paciente ou pelo médico, afirma estudo publicado na edição de março do periódico científico Radiology. Segundo a pesquisa, as mulheres que foram diagnosticadas a partir da mamografia, em comparação com detecção feita por outros métodos (autoexame feito pela paciente ou exame feito pelo médico) apresentaram um tratamento mais simples e menor propensão a ter recidiva (reaparecimento da doença). Entre essas mulheres também foi registrado menor índice de mortalidade. "Isso ocorreu porque o câncer foi diagnosticado no estágio inicial", disse Judith Malmgren, autora do estudo e presidente do HealthStat Consulting, uma empresa privada que oferece serviços personalizados em prol da saúde. O estudo mostra a importância da realização de exames periódicos.
Para o levantamento, Malmgren revisou os registros de pacientes com câncer do Instituto Sueco de Câncer, em Seattle, nos Estados Unidos. No total, foram analisados os dados de 1.977 pacientes com câncer de mama com idades entre 40 e 49 anos, que foram tratadas entre 1990 e 2008. Depois, os pesquisadores dividiram quem foi responsável pelo diagnóstico da doença: mamógrafo, paciente ou médico. Além disso, foram considerados o estágio do diagnóstico, o tratamento realizado e a recorrência da doença. "Nosso objetivo era avaliar as diferenças entre mamografia e outras formas de detecção para determinar se o diagnóstico precoce traz vantagens em relação ao tratamento e a morbidade da doença", disse Malmgren.
Os dados revelaram um aumento significativo no porcentual de câncer detectado pela mamografia durante 18 anos: foi de 28% em 1990 para 58% em 2008. Já as outras formas de diagnóstico (paciente e médico) tiveram queda de 73% em 1990 para 42% em 2008. Durante o mesmo período, o número de tumores da mama diagnosticado no estágio 0 aumentou 66%, enquanto o total de tumores no estágio III registraram queda de 66%. A maioria dos tumores era um carcinoma ductal in situ - tipo de câncer localizado e precoce que ainda não invadiu e nem se propagou para outros locais. No Brasil, segundo o Instituto Nacional do Câncer, as taxas de mortalidade por câncer de mama continuam elevadas, muito provavelmente porque a doença ainda é diagnosticada em estados avançados. No total, foram registradas 12.098 mortes,
10-Texto adaptado da revista Veja do dia 22/02/2012. Acesso às 15h11min.
deacordo com dados de 2008. Estima-se que ocorrerão 52.680 novos casos entre os brasileiros em 2012.
ANEXO 4
EXAMES DE IMAGEM REDUZEM MORTES POR CÂNCER DE PULMÃO11 Por Reuters
- Controle com tomografia computadorizada diminuiu em 20% os óbitos entre fumantes.
Exames anuais de tomografia computadorizada espiral diminuem em 20% as mortes de fumantes por câncer de pulmão, segundo pesquisa divulgada hoje. A tomografia é um tipo de raio-X que detecta tumores antes que se espalhem. A pesquisa, patrocinada pelo Instituto Nacional de Câncer dos EUA, envolveu mais de 53 mil fumantes e ex-fumantes. A tomografia foi melhor na detecção de tumores do que a radiografia. Fumantes de meia-idade ou idosos foram submetidos a três tomografias por ano ou uma radiografia anual, e seguidos por cinco anos.
Até outubro, 354 pessoas do grupo das tomografias tinham morrido de câncer no pulmão. No grupo do raio-X, 442 morreram. O risco de morte foi 20,3% menor entre os que fizeram tomografias.
O câncer de pulmão é o que mais mata no mundo. Se é detectado logo, pode ser curado. Mas, em geral, o diagnóstico acontece quando o tumor já se espalhou. Críticos temem que os fumantes possam ficar menos motivados a parar com o vício se acreditar na salvação dos exames preventivos. Para a médica Denise Aberle, líder do estudo, ele evidencia os benefícios da tomografia computadorizada espiral, de baixa dose de radiação, para pessoas mais velhas e em grupos de risco.
ANEXO 5
RADIOGRAFIAS DENTÁRIAS REGULARES AUMENTAM PROPENSÃO A TUMORES CEREBRAIS12
Por: Didier Pallages
As pessoas que realizam radiografias dentárias regularmente são mais propensas a sofrer um tipo comum de tumor cerebral, disseram pesquisadores americanos nesta terça-feira, sugerindo que os exames anuais podem não ser o melhor para a maioria dos pacientes.O estudo, publicado na revista americana Câncer, mostrou que as pessoas que foram diagnosticadas com meningioma tinham duas vezes mais chances que um grupo saudável de controle de informar ter realizado um exame de radiografia interproximal, que consiste em colocar um filme de raios X em uma placa presa pelos dentes.
Os que disseram realizar uma radiografia anual deste tipo tinham entre 1,4 e 1,9 vezes mais chances que um grupo de controle de desenvolver tumores cerebrais, segundo o estudo.Além disso, as pessoas que informaram fazer uma radiografia panorâmica anual - que mostra toda a dentição e é feita com um equipamento que faz uma circunferência ao redor da cabeça do paciente - eram de 2,7 a 3 vezes mais propensas a desenvolver câncer.
Um meningioma é um tumor que se forma na membrana que envolve o cérebro ou na medula espinhal. Na maioria das vezes é benigno e de crescimento lento, mas pode produzir deficiências ou ser potencialmente fatal.A pesquisa, dirigida por Elizabeth Claus, da escola de medicina da Universidade de Yale, se baseia em dados de 1.433 pacientes americanos que tiveram tumores diagnosticados entre os 20 e os 79 anos.
Para comparar, os pesquisadores consultaram os dados de um grupo de controle de 1.350 indivíduos que tinham características similares, mas que não foram diagnosticados com um meningioma.Atualmente, os pacientes dentais estão expostos a níveis de radiação mais baixos que no passado, mas o estudo deve incentivar dentistas e pacientes a reavaliar quando e por que os raios X dentários são utilizados, segundo Claus, "O estudo proporciona uma oportunidade ideal para que na saúde pública seja tomada uma maior consciência sobre o uso dos raios X dentários, que, diferentemente de muitos fatores de risco, é modificável".
O modelo da Associação Dentária dos Estados Unidos (ADA) é que as crianças realizem uma radiografia dentária a cada um ou dois anos, os adolescentes a cada um ano e meio a três
